KR101926829B1 - Intravascular blood pump - Google Patents

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토르스텐 지이스
왈리드 아불호슨
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아비오메드 유럽 게엠베하
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Abstract

혈관 내에 삽입가능한 폴더블 혈액 펌프(10)는 폴더블 하우징 또는 엔벨로프(24) 내에 수용된 폴더블 방사상 전달 임펠러(20)를 포함한다. 축방향으로 임펠러 앞뒤에는, 클리어런스(60)가 임펠러(20)와 하우징(24)의 전방 및 후방벽(32, 62) 사이에 제공되며, 클리어런스는 적어도 0.2mm이다. 바람직하게는, 임펠러(20)의 인접한 블레이드(54) 사이에 규정된 공간은 하우징(24)의 전방벽(32)을 향해 개방된다.A foldable blood pump 10 insertable into a blood vessel includes a foldable radial transfer impeller 20 housed within a foldable housing or envelope 24. A clearance 60 is provided between the impeller 20 and the front and rear walls 32 and 62 of the housing 24 and the clearance is at least 0.2 mm. Preferably, the space defined between the adjacent blades 54 of the impeller 20 is open toward the front wall 32 of the housing 24.

Description

혈관 내 혈액 펌프{INTRAVASCULAR BLOOD PUMP}[0001] INTRAVASCULAR BLOOD PUMP [0002]

본 발명은 회전을 위해 방사상 전달 임펠러(radially delivering impeller)가 배열된 하우징을 포함하고 그 임펠러를 구동하는 외부 모터에 접속된 가요성 축을 수용하는 카테터(catheter)를 더 포함하는 혈관 내에(intravascularly) 삽입가능한 혈액 펌프에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 확장가능한 혈관 내 혈액 펌프에 관한 것이다.The present invention relates to an intravascularly inserted, further comprising a catheter for housing a flexible shaft connected to an external motor for driving the impeller, comprising a housing arranged with a radially delivering impeller for rotation, As well as to a possible blood pump. More particularly, the present invention relates to an expandable intravascular blood pump.

회전 혈액 펌프는 자연 심장의 펌핑 용량을 지원하기 위해 심장 내에 삽입되는 것이 공지되어 있다. 삽입은 혈관 내에서, 즉 환자의 혈관계를 통해 수행된다. 따라서, 삽입시, 혈관 펌프의 최대 직경이 작은, 바람직하게는, 4mm(12 French)를 초과하지 않는 것이 중요하다. 또한, 혈관 펌프는 혈관 경로의 구부러짐에 순응하도록 가요성을 가져야 한다.It is known that a rotary blood pump is inserted into the heart to support the pumping capacity of the natural heart. Insertion is performed in the blood vessel, i. E. Through the vasculature of the patient. Therefore, it is important that, upon insertion, the maximum diameter of the vascular pump is small, preferably not exceeding 4 mm (12 French). In addition, the vascular pump should be flexible to accommodate the bending of the vascular path.

현재 사용 중인 전술한 회전 혈액 펌프는 축방향 전달 혈액 펌프로, 즉, 이들은 그로부터 이격된 축방향 입구 및 축방향 출구를 가지며, 그 사이에 축방향 전달 임펠러를 구비한다. 따라서, 최대로 펌핑된 혈액 유량은 두 개의 인자, 즉 임펠러가 흐름을 전달하는 단면 직경 및 임펠러가 구동되는 회전 속도에 의해 제한된다. 직경의 추가 증가는 혈관 치수에 의해 제한된다. 회전 속도의 추가 증가는 혈액 손상 때문에 어렵다.The aforementioned rotating blood pumps currently in use are axial transfer blood pumps, that is, they have axial inlet and axial outlet spaced therefrom, with an axial transfer impeller therebetween. Thus, the maximum pumped blood flow is limited by two factors, the cross-sectional diameter through which the impeller delivers the flow, and the rotational speed at which the impeller is driven. An additional increase in diameter is limited by vessel size. Further increases in rotational speed are difficult due to blood damage.

그에 따라, 임펠러 자체 및 임펠러가 회전하는 하우징이 접이식 구조에서부터 비접이식 작동 구조에 이르기까지 배치될 수 있는 혈관 내 폴더블 혈액 펌프가 제안되었다(미국 제4,753,221호; 미국 제4,919,647호; 미국 제5,749,855호, 미국 제6,533,716호, 및 미국 제7,841,976호). 혈관 내 폴더블 혈액 펌프의 삽입이 카테터를 통해 수행될 경우, 확장가능한 혈액 펌프의 최대 직경은 4mm(12 French)를 초과하지 않아야 하며, 반면에 배치시 단면 직경은 9mm(27 French)일 수 있다.Accordingly, an impeller itself and a housing in which an impeller rotates can be arranged from a foldable structure to a non-foldable operation structure (US Pat. No. 4,753,221; US Pat. No. 4,919,647; US Pat. No. 5,749,855 , US 6,533,716, and US 7,841,976). If the insertion of an intravascular intravenous pump is performed via a catheter, the maximum diameter of the expandable blood pump should not exceed 4 mm (12 French), while the cross-sectional diameter at deployment may be 9 mm (27 French) .

축방향 폴더블 혈액 펌프의 심각한 문제는 치수의 정확성이 요구된다는 것이다. 로터(rotor)는 과도한 혈액 파괴 없이 생리학적 압력 조건에서 적어도 2l/min(분당 리터)의 유량을 얻도록 하우징의 내부 형상에 매우 정밀한 공차(tolerances) 내에서 순응하여야 한다. 폴더블 하우징의 가요성으로 인해 이러한 요구 조건은 폴더블 혈액 펌프로 실현하기 어렵다. 더 구체적으로, 사용 중에 특히 혈관 경로 내의 구부러짐으로 인해, 하우징이 미리 규정된 형상을 완벽하게 추정하지 못한다는 위험이 항상 존재한다. 그 대신, 가요성 하우징에 국부적으로 작용하는 예기치 못한 힘은 임펠러가 하우징의 내벽과 접촉하게 할 수 있고, 이는 장치 전체의 파괴 또는 받아들일 수 없는 수준의 혈액 손상 및 환자 신체의 일부 손실을 빠르게 유발할 수 있다.A serious problem with an axial-flowable blood pump is that the accuracy of the dimensions is required. The rotor should conform to very precise tolerances to the internal shape of the housing to obtain a flow rate of at least 2 l / min (liters per minute) under physiological pressure conditions without excessive blood breakage. Due to the flexibility of the foldable housing, this requirement is difficult to realize with a foldable blood pump. More particularly, there is always the risk that the housing can not completely presume a predefined shape, especially due to bending in the vein path during use. Instead, an unexpected force acting locally on the flexible housing can cause the impeller to contact the inner wall of the housing, which can quickly cause destruction of the entire device or an unacceptable level of blood damage and some loss of the patient ' s body .

미국 제5,827,171호와 같은, 폴더블 혈액 펌프의 다른 제안이 있으며, 이는 임펠러 대신 동심으로 배열된 풍선을 채용한다. 이러한 풍선은 실제로 혈액을 펌핑하는 가장 안쪽의 풍선을 반복적으로 붕괴 및 팽창시키도록 부풀어지고 배기된다. 미국 제2008/0103591 A1호에는 혈관 내 삽입가능한 폴더블 혈액 펌프가 제안되어 있으며, 여기서 임펠러는 축방향 전달 임펠러라기보다 방사상 전달 임펠러이다. 방사상 전달 임펠러가 대략 2 내지 5l/분의 전형적인 양의 혈액을 전달하도록 대략 5,000 내지 15,000rpm의 비교적 저속을 요구할 뿐만 아니라, 추가로, 이러한 원심 펌프는 임펠러 및 하우징 사이에 정밀한 방사상 공차를 요구하지 않는다. 이는 혈액이 하우징의 원주상 벽에 부딪쳐 임펠러 블레이드(blades)로부터 방사상으로 배출되고 그 벽이 혈액을 방사 방향으로부터 축방향으로 방향 전환한다는 사실에 기인한다. 그 결과, 임펠러 블레이드와 원주방향 하우징 벽 사이에 큰 방사상 갭이 있을 수 있다. 그러나, 하우징의 전방벽과 임펠러 블레이드 사이의 갭 및, 하우징의 후방벽이 존재하는 경우, 하우징의 후방벽과 임펠러 블레이드 사이의 갭은 혈액의 원하지 않는 환류(return flow)를 방지하도록 대략 0.1mm로 작게 유지될 것이라는 것이 설명되어 있다. 이는 다양한 실시예와 관련하여 설명되어 있으며, 그 중 하나의 실시예에서 블레이드가 두 개의 플레이트 사이에 유지되고 그 플레이트는 이격 관계로 구동축에 부착되고 그로부터 방사상으로 연장되며, 다른 실시예에서 블레이드가 플레이트라기보다 스포크들(spokes) 사이에 유지되고 그 스포크들은 구동축에 부착되고 그로부터 방사상으로 연장된다.There is another proposal of a foldable blood pump, such as US 5,827,171, which employs concentric balloons instead of impellers. These balloons are actually swollen and evacuated to repeatedly collapse and inflate the innermost balloon that pumps blood. US 2008/0103591 A1 proposes an intravascularly insertable, foldable blood pump wherein the impeller is a radial transfer impeller rather than an axial transfer impeller. Not only does the radial transfer impeller require a relatively low speed of approximately 5,000 to 15,000 rpm to deliver a typical amount of blood of approximately 2 to 5 l / min, but additionally, such centrifugal pumps require no precise radial tolerance between the impeller and the housing . This is due to the fact that blood collides against the circumferential wall of the housing and is radially ejected from the impeller blades and the wall redirects the blood axially away from the radial direction. As a result, there can be a large radial gap between the impeller blade and the circumferential housing wall. However, if there is a gap between the front wall of the housing and the impeller blade, and there is a rear wall of the housing, the gap between the rear wall of the housing and the impeller blade is about 0.1 mm to prevent unwanted return flow of blood It will be kept small. This is illustrated with respect to various embodiments, wherein in one embodiment the blades are held between two plates that are attached to and extend radially from the drive shaft in a spaced apart relation, Rather than between the spokes and the spokes are attached to the drive shaft and extend radially therefrom.

따라서, 임펠러와 하우징 사이의 정밀한 공차는 방사 방향으로는 요구되지 않지만, 축방향으로는 여전히 요구되며, 그럼으로써 하우징이 외부 부하 또는 내부 응력하에서 임펠러를 향해 변형되는 경우 실패의 위험성을 유발할 수 있다.Thus, a precise tolerance between the impeller and the housing is not required in the radial direction, but is still required in the axial direction, thereby causing a risk of failure if the housing is deformed towards the impeller under external load or internal stress.

그러므로, 본 발명의 목적은 방사상 전달 혈관 내 혈액 펌프, 특히 미국 제2008/0103591 A1호로부터 공지된 바와 같은 폴더블 혈액 펌프의 실패 위험성을 더 감소시키는데 있다It is therefore an object of the present invention to further reduce the risk of failure of a radial transfer intravascular blood pump, particularly a foldable blood pump as is known from US 2008/0103591 Al

본 발명에 따르면, 하우징의 내벽과 임펠러 사이의 클리어런스는 하우징 벽의 가능한 편향을 처리하기에 충분히 크게 이루어지며, 최소 거리는 적어도 0.2mm, 바람직하게는 적어도 0.3mm, 더 바람직하게는 적어도 0.4mm, 훨씬 더 바람직하게는 적어도 0.5mm, 더더욱 바람직하게는 0.6mm 및 가장 바람직하게는 1mm 이상이다. 방사상 전달 임펠러(radially delivering impeller)를 통한 처리량은 구동축의 회전 속도를 적절히 증가시킴으로써 임펠러 블레이드(blades) 앞 및/또는 뒤에 축방향으로의 모든 방사상 역류를 보상하기에 충분하다는 것이 밝혀졌다. 이는 임펠러 블레이드의 축방향 길이가 클리어런스, 예를 들어, 4mm 이상, 바람직하게는 적어도 5mm, 더 바람직하게는 적어도 6mm 및 가장 바람직하게는 7mm 이상보다 실질적으로 큰 경우에 특히 문제가 되지 않는다. 구동축을 구동하기 위한 전력은 구동축이 환자의 외부에서 구동되기 때문에 충분히 사용가능하다.According to the invention, the clearance between the inner wall of the housing and the impeller is made large enough to handle possible deflection of the housing wall, and the minimum distance is at least 0.2 mm, preferably at least 0.3 mm, more preferably at least 0.4 mm, More preferably at least 0.5 mm, even more preferably 0.6 mm and most preferably at least 1 mm. It has been found that throughput through a radially delivering impeller is sufficient to adequately increase the rotational speed of the drive shaft to compensate for any radial back flow in front of and / or behind the impeller blades. This is not particularly a problem when the axial length of the impeller blades is substantially greater than a clearance, for example, 4 mm or more, preferably at least 5 mm, more preferably at least 6 mm and most preferably at least 7 mm. The power for driving the drive shaft is sufficiently usable because the drive shaft is driven outside the patient.

임펠러 블레이드의 축방향 길이(Lrotor) 및 평균 회전 직경(Drotor)의 종횡비(aspect ratio)(Lrotor/Drotor)는 0.3과 같거나 그보다 큰 것이 바람직하며, 그에 따라 종횡비가 0.2 미만의 범위를 갖는 전형적인 원심 펌프와는 실질적으로 다르다.It is desirable that the aspect ratio (L rotor / D rotor ) of the impeller blade in the axial direction (L rotor ) and the mean rotation diameter (D rotor ) is equal to or larger than 0.3, Lt; RTI ID = 0.0 > centrifugal < / RTI >

블레이드의 길이를 따라, 하우징은 하우징의 후방에서의 더 큰 직경으로부터 하우징의 전방에서의 더 작은 직경까지 테이퍼(taper)지는 것이 바람직하다. 이러한 테이퍼는 유입 압력을 유출 압력으로부터 분리하는데 있어서 중요한 역할을 담당하며, 그에 따라 유출부로부터 유입부를 향한 혈액 재순환을 감소시킨다. 로터와 하우징 벽 사이의 큰 클리어런스(clearance)를 고려하면, 테이퍼는, 예를 들어, 5도 이상, 바람직하게는 적어도 7.5도, 더 바람직하게는 적어도 10도 및 가장 바람직하게는 12도 이상보다 큰 것이 바람직하다.Along the length of the blade, the housing is preferably tapered from a larger diameter at the rear of the housing to a smaller diameter at the front of the housing. This taper plays an important role in separating the inlet pressure from the outlet pressure, thereby reducing blood recirculation from the outlet to the inlet. Taking into account the large clearance between the rotor and the housing wall, the taper is preferably at least 5 degrees, preferably at least 7.5 degrees, more preferably at least 10 degrees, and most preferably at least 12 degrees .

본 발명은 인접한 블레이드 사이의 공간이 하우징의 전방벽을 향해 개방되는 경우 방사상 전달 임펠러에 특히 유용하다. 이는 전방벽에 인접하여 존재하는 임펠러의 회전에 의해 인접한 블레이드 사이에 압력의 생성을 초래하며, 하우징의 전방벽은 펌프의 저압측에서 임펠러를 분리한다. 인접한 블레이드 사이의 혈류(blood flow)의 압력은 임펠러가 회전할 때 방사상 외향 방향으로 증가하므로, 방사상 내향으로부터 방사상 외향으로의 동일한 압력 증가는 전방벽의 근방에 존재한다. 따라서, 인접한 블레이드 사이의 공간은 전방벽을 향해 개방되는 경우, 상당한 방사상 역류를 유발하는 음(negative)의 방사상 압력차는 존재하지 않으며, 이는 미국 제2008/0103591 A1호에 제안된 바와는 상반된다.The invention is particularly useful for radial transmission impellers when the space between adjacent blades is opened towards the front wall of the housing. This results in the generation of pressure between adjacent blades by rotation of the impeller which is present adjacent to the front wall, and the front wall of the housing separates the impeller from the low pressure side of the pump. Since the pressure of the blood flow between adjacent blades increases radially outwardly as the impeller rotates, the same pressure increase from the radially inward to the radially outward is present in the vicinity of the front wall. Thus, when the space between adjacent blades is opened towards the front wall, there is no negative radial pressure difference causing significant radial backflow, which is contrary to that proposed in US 2008/0103591 Al.

그러므로, 블레이드가 구동축으로부터 축방향으로 연장하는 (플레이트라기보다) 스포크(spokes) 사이에 유지되는 구조는 본 발명에 따른 특히 바람직한 실시예이다. 대안으로, 적어도 전방 플레이트가 하우징의 전방벽을 향한 압력 평형을 위한 관통 개구(opening) 또는 구멍(perforation)을 갖는 경우, 블레이드는 구동축으로부터 방사상으로 연장하는 전방 플레이트 및, 아마도 후방 플레이트 사이에 배열될 수 있다. 하우징이 후방벽을 더 갖는 경우, 이러한 관통 개구 또는 구멍 또한 후방 플레이트에 제공되어 임펠러의 후방 플레이트 및 하우징의 후방벽 사이의 압력 평형을 제공한다.Therefore, the structure in which the blades are held between spokes (rather than plates) extending axially from the drive shaft is a particularly preferred embodiment according to the present invention. Alternatively, when at least the front plate has a through opening or a perforation for pressure balance towards the front wall of the housing, the blades may be arranged between a front plate radially extending from the drive shaft and, . If the housing further has a rear wall, such through openings or apertures are also provided in the rear plate to provide pressure balance between the rear plate of the impeller and the rear wall of the housing.

블레이드가 방사상으로 연장하는 스포크 사이에 배열되는 실시예는 블레이드가 천공된 전방 및 후방 플레이트 사이에 유지되는 실시예에 비해 바람직한데, 이는 스포크 구성이 구동축을 중심으로 및/또는 그를 따라 더 쉽게 접혀질 수 있기 때문이다. 유사한 이유로, 블레이드는 평면 구조인 것이 바람직하며 회전축과 실질적으로 평행한 평면으로 연장할 수 있다.Embodiments in which the blades are arranged between spokes extending radially are preferred over embodiments in which the blades are held between the perforated front and rear plates because the spoke configuration is more easily folded about and / It is because. For similar reasons, the blades are preferably of planar construction and may extend in a plane substantially parallel to the axis of rotation.

본질적으로, 본 발명의 혈액 펌프 내의 임펠러 블레이드는 혈액을 하우징 내의 구동축 둘레로 소용돌이치게 한다. 즉, 구동축에 인접한 것이 바람직한 임펠러 블레이드의 방사상 최외각 단부(이하에서는 임펠러의 "출구 직경"이라고도 불림)에 대해 방사상 내측으로 배열된 혈류 입구(이하에서는 임펠러의 "입구 직경"이라고도 불림)로 인해, 소용돌이 혈액에 작용하는 원심력은 혈액을 강제로 방사상 외향으로 흐르도록 하여, 입구를 통해 추가로 혈액을 끌어당길 수 있다. 관통 유동은 임펠러 블레이드와 하우징의 전방벽 및 후방벽 사이의 갭의 크기와 독립적이다. 블레이드의 구조는 혈액의 소용돌이 이동이 필요한 원심력을 생성하기에 충분히 높은 경우 중요한 것은 아니다. 전방 유동을 발생하는 원심력은 입구 대 출구 직경에 직접 관련된다. 입구 오리피스(orifices)의 입구 직경과 임펠러 블레이드의 출구 직경 사이의 차이가 클수록, 전방 유동을 구동하는 압력 구배(gradient)는 커진다.Essentially, the impeller blades in the blood pump of the present invention swirl the blood around the drive shaft in the housing. That is, due to the blood flow inlet (hereinafter also referred to as " inlet diameter " of the impeller) arranged radially inward with respect to the radially outermost end of the impeller blade adjacent to the drive shaft (hereinafter also referred to as " The centrifugal force acting on the vortex blood forces the blood to flow radially outwardly, allowing additional blood to be drawn through the inlet. The through flow is independent of the size of the gap between the impeller blades and the front and rear walls of the housing. The structure of the blade is not critical if the swirling movement of the blood is high enough to produce the centrifugal force required. The centrifugal force generating the forward flow is directly related to the inlet to outlet diameter. The greater the difference between the inlet diameter of the inlet orifices and the outlet diameter of the impeller blades, the greater the pressure gradient driving the forward flow.

본 발명은 혈관 내 폴더블 혈액 펌프에 특히 유용하지만, 이는 마찬가지로 비폴더블 혈액 펌프 형태로도 실현될 수 있으며, 임펠러 하우징과 임펠러 블레이드 사이의 공차가 중요하지 않다는 동일한 효과를 제공할 것이다.The invention is particularly useful for intravascular foldable blood pumps, but it can also be realized in the form of a non-foldable blood pump and will provide the same effect that the tolerance between the impeller housing and the impeller blade is not critical.

하우징이 후방벽을 갖는 경우, 블레이드와 하우징의 후방벽 사이의 거리는 블레이드와 하우징의 전방벽 사이의 거리와 동일한 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 그러나, 블레이드가 스포크라기보다 후방 플레이트를 통해 구동축에 부착된 경우, 임펠러의 후방 플레이트는 하우징의 후방벽을 대체할 수 있으며 하우징을 빠져나오는 혈액의 출구는 임펠러의 후방 플레이트와 하우징의 원주벽 사이의 갭에 의해 규정될 수 있다.When the housing has a rear wall, the distance between the blade and the rear wall of the housing is preferably within the same range as the distance between the blade and the front wall of the housing. However, when the blade is attached to the drive shaft via a rear plate rather than a spoke, the back plate of the impeller can replace the rear wall of the housing, and the outlet of the blood exiting the housing is located between the back plate of the impeller and the circumferential wall of the housing Can be defined by the gap.

하우징을 통한 혈류의 방향 전환은 입구측으로부터 출구측까지 축방향으로의 하우징 및 블레이드 둘 다의 외경이 증가하는 경우에 용이해질 수 있으며, 이는 혈류 입구 및 출구가 축방향 및 방사상으로 이격된다는 것을 암시한다.The redirection of blood flow through the housing can be facilitated when the outer diameter of both the housing and the blades in the axial direction from the inlet side to the outlet side increases, suggesting that the blood inlet and outlet are spaced axially and radially do.

하우징 자체는 비순응(non-compliant) 폴리머, 바람직하게는 폴리우레탄으로 이루어지는 것이 바람직하며, 이는 구동축을 중심으로 접힐수 있도록 충분히 가요성을 갖지만 높은 내부 압력에서도 그것이 접히지 않은 상태에서 소정의 형상을 유지한다. 어떤 프레임 구조 없이도 구성하는 것이 특히 바람직하며, 즉 하우징이 단지 비순응 폴리머 필름에 의해서만 실질적으로 형성되는 것이 바람직하다.The housing itself is preferably made of a non-compliant polymer, preferably polyurethane, which is flexible enough to be folded about the drive shaft but retains a predetermined shape without being folded at high internal pressures do. It is particularly preferred to construct without any frame structure, i.e. the housing is preferably formed substantially only by a non-conforming polymer film.

이제 본 발명의 실시예가 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명될 것이다.
도 1은 혈관 내 삽입가능한 폴더블 혈액 펌프의 제1 실시예의 측방향 단면도를 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 실시예의 임펠러의 정면도를 도시한다.
도 3은 혈액 펌프의 제2 실시예의 측방향 단면도를 도시한다.
도 4는 도 3에 도시된 것과 반대 방향으로 올려진 임펠러 및 반대의 전달 방향을 갖는 혈액 펌프의 제3 실시예의 측방향 단면도를 도시한다.
도 5는 임펠러 하우징의 다른 형상을 갖는 도 1에 도시된 실시예와 유사한 혈액 펌프의 제4 실시예를 도시한다.
도 6은 임펠러의 다른 위치를 갖는 도 5에 도시된 실시예와 유사한 혈액 펌프의 제5 실시예를 도시한다.
도 7은 (도 3의) 혈액 펌프를 인간의 심장에 삽입하는 제1 실시예를 도시한다.
도 8은 인간의 심장 내의 혈액 펌프의 제2 실시예를 도시한다.
도 9는 (도 5의) 혈액 펌프를 환자의 심장에 삽입하는 제3 실시예를 도시한다.
도 10은 원심 원리를 예시하는 개략도이다.
Embodiments of the present invention will now be described in more detail with reference to the drawings.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 shows a lateral cross-sectional view of a first embodiment of an intravenously injectable, foldable blood pump.
Fig. 2 shows a front view of the impeller of the embodiment shown in Fig.
Figure 3 shows a lateral cross-sectional view of a second embodiment of a blood pump.
Figure 4 shows a lateral cross-sectional view of a third embodiment of a blood pump with an impeller raised in the opposite direction to that shown in Figure 3 and an opposite direction of delivery.
Figure 5 shows a fourth embodiment of a blood pump similar to the embodiment shown in Figure 1 with different shapes of the impeller housing.
Figure 6 shows a fifth embodiment of a blood pump similar to the embodiment shown in Figure 5 with different positions of the impeller.
Fig. 7 shows a first embodiment for inserting a blood pump (of Fig. 3) into a human heart.
Fig. 8 shows a second embodiment of a blood pump in a human heart.
Fig. 9 shows a third embodiment of inserting the blood pump (of Fig. 5) into the patient's heart.
10 is a schematic view illustrating the centrifugal principle.

도 1은 카테터(catheter)(14)에 포함된 긴 가요성 굽힘가능한 축(12)을 포함하는 제1 실시예에 따른 혈액 펌프를 도시한다. 카테터(14)는 대략 2.5mm의 직경을 갖는 가요성 튜브에 의해 규정된다. 카테터(14)는, 예를 들어, 폴리아미드(polyamide) 또는 폴리이미드(polyimide)의 내마모(abrasion-resistant) 내부 라이닝을 갖는, 폴리아미드 또는 폴리우레탄(polyurethane)과 같은 내마모 폴리머로 이루어지는 것이 바람직하다. 가요성 축(12)은 카테터(14)를 통해 연장한다. 이 축은 통상 다중 파일 와이어 번들에 의해 규정되며 원한다면 중앙 가이드 와이어(56)를 수용하도록 중공으로 이루어질 수 있다(도 3에 도시된 제2 실시예 참조). 축(12)은 모터(미도시)에 의해 그의 근접 단부에서, 예를 들어, 5,000 내지 30,000rpm으로 구동되는 반면, 카테터(14)는 제자리에 유지된다. 30,000rpm의 속도는 예를 들어 7mm를 초과하지 않는 작은 직경을 갖는 로터(rotor)에 허용가능하다. 말단부, 즉, 도 1의 좌측 단부에서, 축(12)은 강성 부분(16)을 포함한다. 카테터(14)의 말단부는 슬라이딩 베어링(18)을 통해 축(12)에 접속된다. 임펠러(20)는 임펠러가 축(12)에 대해 접혀지도록 힌지(22)를 통해 축(12)의 강성 부분(16)에 체결된다. 임펠러(20), 축(12)의 말단부 및 카테터(14)는 자루형 폴리우레탄 스킨으로 이루어진 하우징(24)에 의해 밀폐되며, 따라서 임펠러(20) 둘레에 엔벨로프(envelope)(24)를 형성한다. 폴리우레탄은 비순응 물질로, 엔벨로프(24)와 카테터(14) 사이에 양호한 접속을 추가로 허용한다. 엔벨로프(24)의 말단부는 축(12)의 말단부(28)가 지지되는 허브(26)를 포함한다. 엔벨로프(24)가 회전 축(12)과의 회전에 대해 고정되도록 축은 축방향으로 변위될 수 없지만 허브(26) 내에서 회전하도록 개조된다.Figure 1 shows a blood pump according to a first embodiment comprising a long flexible bendable shaft 12 contained in a catheter 14. The catheter 14 is defined by a flexible tube having a diameter of approximately 2.5 mm. The catheter 14 may be made of an abrasion resistant polymer such as polyamide or polyurethane having an abrasion-resistant inner lining of, for example, polyamide or polyimide desirable. The flexible shaft 12 extends through the catheter 14. This axis is typically defined by multiple file wire bundles and may be hollow to accommodate the central guide wire 56 if desired (see the second embodiment shown in FIG. 3). The shaft 12 is driven at its proximal end by a motor (not shown), for example, at 5,000 to 30,000 rpm, while the catheter 14 is held in place. A speed of 30,000 rpm is acceptable for a rotor with a small diameter not exceeding, for example, 7 mm. At the end, i. E. The left end of Figure 1, the shaft 12 includes a rigid portion 16. The distal end of the catheter 14 is connected to the shaft 12 through a sliding bearing 18. The impeller 20 is fastened to the rigid portion 16 of the shaft 12 via a hinge 22 such that the impeller is folded against the shaft 12. The impeller 20, the distal end of the shaft 12 and the catheter 14 are closed by a housing 24 of a bag-like polyurethane skin and thus form an envelope 24 around the impeller 20 . The polyurethane is non-compliant and further permits good connection between the envelope 24 and the catheter 14. The distal end of the envelope 24 includes a hub 26 on which the distal end 28 of the shaft 12 is supported. The shaft can not be axially displaced but is adapted to rotate in the hub 26 so that the envelope 24 is secured against rotation with the rotary shaft 12. [

엔벨로프(24)는 임펠러(20)의 영역 내에 환형 벌지(bulge)(30)를 포함하며, 임펠러는 상기 벌지 내에서 회전한다. 벌지(30) 및 임펠러(20)를 포함하는 엔벨로프(24)의 말단부는 펌프 헤드(31)를 규정한다. 벌지(30)의 말단 영역에, 엔벨로프(24)는 임펠러(20)의 말단측으로부터 0.5와 1mm 사이의 큰 간격을 두고 배열된 동심원 전방벽(32)을 포함한다. 벌지(30)는 배치시 원하는 기하학적 구조로 형성된 동심원으로 배열된 탄성 폴리머 또는 금속 바(도 1에 미도시)에 의해 보강되고 연신될 수 있다. 예를 들어, 임펠러(20)와 엔벨로프(24) 사이에 로터 형상 및 원하는 클리어런스를 매치시키도록 원하는 기하학적 구조로 미리 형성화된 니티놀(Nitinol)과 같은 형상 기억 합금(shape-memory metal)이 그러한 응용에 사용될 수 있다. 접혀질 때 최소 공간을 점유하는 최소 프레임 구조를 사용하는 것과 임펠러(20)가 회전할 때 엔벨로프(24) 내에서 혈액에 작용하고 압력을 증강하는 원심력에 의해 엔벨로프(24) 내에서 증강된 압력에 부분적으로 의존하는 것이 바람직하다. 벌지(30)의 근접측에, 엔벨로프(24)는 긴 원통형 연장부(36)를 포함한다. 본 실시예에서, 원통형 연장부(36)의 외경은 벌지(30)의 외경보다 작다. 엔벨로프(24)의 말단 및 근접 영역에는, 전방 및 후방 유동 개구(flow opening)(38, 40)가 제공되며, 전방 유동 개구(38)는 입구 개구이고 후방 유동 개구(40)는 출구 개구이다. 임펠러(20)의 방사상 외측 단부와 엔벨로프(24) 사이에는, 혈액 펌프의 작동 중에 환형 편향 채널(42)이 규정되며, 그 편향 채널을 통해 방사상으로 전달된 혈액이 흐르고 축방향으로 편향된다.The envelope 24 includes an annular bulge 30 within the region of the impeller 20, and the impeller rotates in the bulge. The distal end of the envelope 24, including the bulge 30 and the impeller 20, defines the pump head 31. In the distal region of the bulge 30, the envelope 24 comprises a concentric front wall 32 arranged at large spacing between 0.5 and 1 mm from the distal side of the impeller 20. The bulge 30 can be reinforced and stretched by a concentrically arranged elastic polymer or metal bar (not shown in Fig. 1) formed with the desired geometry at deployment. For example, a shape-memory metal, such as Nitinol, previously formed with the desired geometry to match the rotor shape and the desired clearance between the impeller 20 and the envelope 24, Lt; / RTI > The use of a minimum frame structure occupying the minimum space when folded and the increased pressure in the envelope 24 by centrifugal force acting on the blood and enhancing the pressure in the envelope 24 as the impeller 20 rotates It is desirable to depend in part. On the proximal side of the bulge 30, the envelope 24 includes an elongated cylindrical extension 36. In this embodiment, the outer diameter of the cylindrical extension 36 is smaller than the outer diameter of the bulge 30. At the distal and proximal regions of the envelope 24 are provided forward and rearward flow openings 38,40 wherein the forward flow opening 38 is the inlet opening and the rear flow opening 40 is the outlet opening. Between the radially outer end of the impeller 20 and the envelope 24, an annular deflection channel 42 is defined during operation of the blood pump, and the radially delivered blood flows through the deflection channel and is deflected in the axial direction.

임펠러(20)는 힌지(22)를 통해 축(12)의 강성 부분(16)과, 예를 들어 2mm를 초과한 거리에서, 영구적으로 접속된 실질적으로 평행한 두 개의 지지 구조체(44, 46)를 포함한다. 각 지지 구조체(44, 46)는 도 2에 도시된 여섯 개의 스포크(48)에 의해 규정된다. 따라서, 서로 인접한 스포크(48) 사이의 각도는 대략 60°이다. 스포크(48)는 각 경우에 스포크 휠을 규정한다. 스포크 휠의 스포크(48)는 크기와 형태가 동일하다. 두 개의 지지 구조체(44, 46)의 크기와 형태가 동일한 스포크(48) 사이에는, 돛(sail) 형태의 폴리머 스킨의 블레이드(54)가 배열된다.The impeller 20 is supported by two substantially parallel support structures 44 and 46 that are permanently connected to the rigid portion 16 of the shaft 12 through the hinge 22 and at a distance greater than, . Each support structure 44, 46 is defined by the six spokes 48 shown in FIG. Thus, the angle between adjacent spokes 48 is approximately 60 degrees. The spokes 48 define the spoke wheels in each case. The spokes 48 of the spoke wheels are identical in size and shape. Between the spokes 48, which are the same size and shape of the two support structures 44, 46, blades 54 of a polymer skin in the form of a sail are arranged.

유사한 실시예에서, 단지 두 개의 스포크와 같은 적은 수의 스포크가 배열될 수 있으며, 그럼으로써 효율이 약간 떨어지는 로터 설계를 수용하면서 접힐 때 최소 양의 물질이 압축될 필요가 있다. 따라서, 약간 높은 회전 속도(4,000rpm 이상)는 동일한 양의 소용돌이를 발생하기 위하여 필요할 수 있다.In a similar embodiment, a small number of spokes such as only two spokes can be arranged, so that a minimum amount of material needs to be compressed when folded while accommodating a rotor design with slightly lower efficiency. Thus, slightly higher rotational speeds (greater than 4,000 rpm) may be required to generate the same amount of eddies.

임펠러(20)는 부분적으로 엔벨로프(24)에 의해 및 부분적으로 칸막이 벽 또는 후방벽(62)에 의해 형성되는 챔버 내에서 회전한다. 혈류(blood flow) 입구 개구(38)는 임펠러(20)가 회전하는 챔버의 말단부에서 엔벨로프(24) 내에 형성되고, 혈류 출구 개구(64)는 후방벽(62) 내에 형성된다. 혈류 입구 개구(38)는 축(12)에 방사상으로 근접하게 배열되지만, 후방벽(62) 내의 출구 개구(64)는 축(12)으로부터 최대 방사 거리를 두고 배열된다. 임펠러(20)가 회전할 때 혈액에 작용하는 원심력으로 인해, 혈액은 방사상 내측 입구 개구(38)를 통해 끌어당겨지고, 방사상 외측 출구 개구(64)를 통해 혈액이 후방 유동 개구(40)를 통해 배출하는 엔벨로프(24)의 원통형 연장부(36) 내로 배출된다.The impeller 20 rotates partially in the chamber defined by the envelope 24 and partly by the partition wall or the back wall 62. The blood flow inlet opening 38 is formed in the envelope 24 at the distal end of the chamber in which the impeller 20 rotates and the blood flow outlet opening 64 is formed in the rear wall 62. The outlet opening 64 in the rear wall 62 is arranged at a maximum radial distance from the shaft 12 while the blood flow inlet opening 38 is arranged radially close to the shaft 12. [ Due to the centrifugal force acting on the blood as the impeller 20 rotates, blood is drawn through the radially inner inlet opening 38 and the blood flows through the radially outer outlet opening 64 through the rear flow opening 40 And is discharged into the cylindrical extension 36 of the discharging envelope 24.

임펠러(20)의 크기에 대한 엔벨로프(24)의 크기는 한편에는 전방 지지 구조체(44)와 엔벨로프(24)의 말단 전방벽(32) 사이에 다른 한편에는 후방 지지 구조체(46)와 칸막이 또는 후방벽(62) 사이에 두 개의 큰 갭(60)이 있도록 선택된다. 또한, 편향 채널(42)은 또한 임펠러(20)의 방사상 외측 경계선과 엔벨로프(24)의 원주벽 또는 벌지(30) 사이에 넓은 클리어런스를 제공한다. 외부 부하 또는 내부 응력하에서 임펠러(20)를 향한 엔벨로프(24)의 편향은 임펠러(20)와의 어떤 접촉도 유발하지 않을 것이다.The size of the envelope 24 relative to the size of the impeller 20 may be on the one hand between the front support structure 44 and the end front wall 32 of the envelope 24 and on the other hand between the back support structure 46 and the partition or post Is selected to have two large gaps (60) between the walls (62). The deflection channel 42 also provides a wide clearance between the radially outer boundary of the impeller 20 and the circumferential wall or bulge 30 of the envelope 24. [ The deflection of the envelope 24 toward the impeller 20 under an external load or internal stress will not cause any contact with the impeller 20.

임펠러(20)의 지지 구조체(44, 46) 앞뒤의 갭(60)은 임펠러(20)가 챔버 내에서 회전할 때 상승된 압력에 의해 유지되거나 전방벽(32) 및/또는 후방벽(62) 내의 상승된 압력과 탄성 폴리머 또는 금속 프레임 구조의 조합에 의해 유지된다. 혈액에 작용하고 혈액을 강제로 방사상 내향으로부터 방사상 외향으로 흐르게 하는 임펠러(20)의 회전 및 원심력으로 인해, 챔버 내의 압력도 방사상 내향으로부터 방사상 외향으로 증가한다. 인접한 블레이드(54) 사이의 공간이 갭(60)을 향해 개방되므로, 이러한 압력은 엔벨로프의 칸막이 또는 후방벽(62) 및 전방벽(32) 모두에 대해 작용함으로써, 후방벽(62) 및 엔벨로프(24)가 임펠러(20)로부터 이격되도록 한다.The gap 60 in front of and behind the support structures 44 and 46 of the impeller 20 is maintained by the elevated pressure as the impeller 20 rotates in the chamber or by the front wall 32 and / Lt; RTI ID = 0.0 > elastic < / RTI > polymer or metal frame structure. Because of the rotational and centrifugal forces of the impeller 20 that act on the blood and force the blood to flow radially inwardly and radially outwardly, the pressure in the chamber also increases radially inwardly and radially outwardly. This pressure acts on both the partition wall or the back wall 62 and the front wall 32 of the envelope so that the gap between the back wall 62 and the envelope (s) 24 are spaced apart from the impeller 20.

도 3에는 혈액 펌프의 제2 실시예가 도시된다. 가이드 와이어(56)는 축(12)을 통해 연장되고, 상기 가이드 와이어의 단부(58)는 "J"형 및 아마도 "피그테일(pigtail)"형이며, 여기서 혈액 펌프(10)는 상기 가이드 와이어(56)를 통해 심장 내에 삽입될 수 있다. 작동 전에, 가이드 와이어(56)는 제거된다. 이러한 가이드 와이어(56)는 본 명세서에 설명된 다른 실시예에도 마찬가지로 사용될 수 있다.3 shows a second embodiment of a blood pump. The guide wire 56 extends through the shaft 12 and the end 58 of the guide wire is of the "J" type and possibly "pigtail" type, May be inserted into the heart through the opening 56. Before operation, the guide wire 56 is removed. Such a guide wire 56 may be used as well in other embodiments described herein.

도 3에 도시된 제2 실시예는 임펠러(20)의 구조에 의해, 특히 그의 전후방 지지 구조체(44, 46)에 의해 도 1에 도시된 제1 실시예와 추가적으로 더 다르다. 먼저, 후방 지지 구조체(46)는 폴리머 스킨에 의해 상호 접속된 여섯 개의 스포크(48)에 의해 형성될 수 있는 플레이트로 형성되어 도 1에 도시된 제1 실시예의 칸막이 또는 후방벽(62)을 대체하는 후방 플레이트를 규정한다.The second embodiment shown in Fig. 3 is additionally different from the first embodiment shown in Fig. 1 by the construction of the impeller 20, in particular by its front and rear support structures 44, 46. Fig. First, the back support structure 46 is formed from a plate that can be formed by six spokes 48 interconnected by a polymer skin to replace the partition or back wall 62 of the first embodiment shown in Fig. Of the rear plate.

둘째, 전방 지지 구조체(44) 역시도, 예를 들어, 폴리머 스킨이 스포크(48) 사이에 장착된 플레이트로서 형성된다. 그러나, 전방 지지 구조체(44)는 인접한 블레이드(54) 사이의 공간으로부터 전방 지지 구조체(44)와 엔벨로프(24)의 전방벽(32) 사이의 갭(60)을 향한 압력 평형을 확보하는 개구(45)를 포함한다. 설명된 바와 같이, 이러한 압력 평형은 엔벨로프(24)의 벽을 외향으로 가압하고 그에 따라 엔벨로프(24)를 그의 최대 크기까지 팽창시킴으로써 갭(60)의 폭을 유지하는데 도움이 된다.Second, the front support structure 44 is also formed, for example, as a plate in which a polymer skin is mounted between the spokes 48. However, the front support structure 44 has an opening (not shown) that ensures pressure balance from the space between the adjacent blades 54 towards the gap 60 between the front support structure 44 and the front wall 32 of the envelope 24 45). This pressure balance, as described, helps to maintain the width of the gap 60 by pressing the wall of the envelope 24 outwardly and thereby expanding the envelope 24 to its maximum extent.

셋째, 혈류에서 소용돌이를 정지시키고 그에 따라 혈압을 훨씬 더 증가시키기 위해 후방 지지 구조체(46)로부터 근접하게 카테터(14)를 중심으로 엔벨로프(24) 내에 복수의 고정 베인(vanes)(25)이 배열된다. 고정 베인(25)은 카테터(14)의 길이를 따라 연장되고, 그들의 입구 단부는 혈류 소용돌이를 향해 경사져서 소용돌이(eddying)가 없는 층류(laminar) 유동을 향상시킨다. 이러한 고정 베인(25)은 또한 위와 아래에 설명된 다른 실시예에서 유리할 수 있다.Third, a plurality of fixed vanes 25 are arranged in the envelope 24 about the catheter 14 from the back support structure 46 to arrest the vortex in the bloodstream and thereby further increase blood pressure. do. The fixed vanes 25 extend along the length of the catheter 14 and their inlet ends are inclined towards the vortex vortex to improve laminar flow without eddying. This fixed vane 25 may also be advantageous in other embodiments described above and below.

도 4는 혈액 펌프(10)의 제3 실시예를 도시한 것으로, 이는 임펠러(20)가 양의 각도라기보다 음의 각도, 여기서는 대략 -70°로 축으로부터 연장된다는 점에서 도 3의 제2 실시예와 다르다. 따라서, 혈액은 혈액 펌프(10) 내에서 도 3과 비교하여 반대 방향으로 흐른다. 펌핑 작용은 근접 단부에서 말단부까지 유효하다. 혈액은 후방 유동 개구(40)을 통해 혈액 펌프(10) 내로 흐르고 전방 유동 개구(38)를 통해 혈액 펌프(10)를 떠난다. 본 실시예에서, 엔벨로프(24)의 좁은 근접 부분은 스텐트(stent)형 구조로 방사상으로 지지되어 임펠러의 전방의 소용돌이가 그 임펠러를 방사상으로 안정되게 유지하기에 충분하지 않은 경우 붕괴를 방지해야 할 수 있다.4 shows a third embodiment of the blood pump 10 in that the impeller 20 extends from the axis at a negative angle, here approximately -70 degrees, rather than a positive angle, Which is different from the embodiment. Therefore, the blood flows in the opposite direction in the blood pump 10 in comparison with FIG. The pumping action is effective from the proximal end to the distal end. Blood flows into the blood pump 10 through the rear flow opening 40 and leaves the blood pump 10 through the forward flow opening 38. In this embodiment, the narrower portion of the envelope 24 should be radially supported in a stent-like configuration to prevent collapse if the vortex in front of the impeller is not sufficient to maintain the impeller in a radially stable state .

지금까지 설명된 혈액 펌프(10)는 임펠러(20) 및 엔벨로프(24)의 크기 및, 특히, 임펠러(20)와 엔벨로프(24) 사이의 말단에 그리고 그 사이에 근접하여 형성된 갭(60)을 제외하면, 미국 제2008/0103591 A1호에 기술된 혈액 펌프와 실질적으로 동일하다. 펌프(10)가 구동되고, 접히고 펼쳐지는 방식에 대한 추가 세부 사항은 미국 제2008/0103591 A1호에 기술되어 있다.The blood pump 10 described so far has a gap 60 formed between and adjacent the impeller 20 and the size of the envelope 24 and in particular at the end between the impeller 20 and the envelope 24 Except for this, it is substantially the same as the blood pump described in US 2008/0103591 A1. Further details of how the pump 10 is driven, folded and unfolded are described in US 2008/0103591 Al.

이제 제4 실시예가 도 5와 관련하여 설명될 것이다. 이 실시예는 엔벨로프(24)가 스커트(skirt)형 연장부(36)를 갖는다는 점을 제외하면 도 1에 도시된 제1 실시예와 유사하다. 여기서, 벌지(30)의 외경은 임펠러(20)로부터 근접하여 감소하지 않고 큰 후방 유동 개구(40)를 형성하도록 실질적으로 일정하게 유지된다. 도 5에 도시된 바와 같은 스커트형 엔벨로프(24)를 갖는 혈액 펌프는 혈류가 축(12)을 향해 방사상 내향으로 방향 전환되지 않아도 되므로 에너지를 덜 소모한다. 그러나, 스커트형 연장부(36)의 근접 단부 또는 유출 개구(40)에서 약간 감소된 직경을 갖는 짧은 네크(neck) 부분은 스커트형 엔벨로프(24) 내부 압력을 외부 압력 이상으로 유지하고, 그에 따라 스커트형 연장부(36)의 펄럭임(fluttering) 또는 붕괴조차도 방지하는데 유리하다. 다시, 칸막이 또는 후방벽(62)은 도 3에 도시된 제2 실시예에 대해 전술한 바와 같이 후방 지지 구조체(46)가 플레이트로 형성된 경우에 제공될 수 있다. 이는 회전 후방 플레이트를 갖는 임펠러가 임펠러(20)의 바로 뒤, 즉, 그로부터 근접한 혈액과 접촉하여 혈액의 이동을 유발하여 혈전증(thrombosis)의 위험을 감소시키기 때문에 훨씬 유리할 수 있다.A fourth embodiment will now be described with reference to Fig. This embodiment is similar to the first embodiment shown in Fig. 1, except that the envelope 24 has a skirt-like extension 36. Fig. Here, the outer diameter of the bulge 30 is maintained substantially constant so as to form a large rearward flow opening 40 without decreasing proximately from the impeller 20. A blood pump with a skirt-like envelope 24 as shown in FIG. 5 consumes less energy as blood flow does not have to be redirected radially inwardly toward the shaft 12. A short neck portion having a slightly reduced diameter at the proximal end of the skirt-like extension 36 or at the outlet opening 40, however, maintains the inner pressure of the skirt-like envelope 24 above the external pressure, It is also advantageous to prevent fluttering or even collapse of the skirt-like extension 36. Again, the partition or back wall 62 may be provided if the back support structure 46 is formed as a plate as described above for the second embodiment shown in FIG. This may be advantageous because the impeller with the rotating back plate is in contact with the blood immediately downstream of the impeller 20, i. E., In close proximity thereto, thereby inducing blood movement to reduce the risk of thrombosis.

전술한 실시예와 비교하여 도 5에 도시된 제4 실시예의 두 번째 차이점은 임펠러(20)가 유입 단부로부터 유출 단부를 향해 증가하는 외경을 갖는다는 점이다. 이러한 구조는 원하는 방향, 여기서는 말단부에서 근접부까지 혈류를 지지하고 최대화된 방출 직경을 제공하여 전달율을 증가시킨다.A second difference of the fourth embodiment shown in Fig. 5 in comparison with the previous embodiment is that the impeller 20 has an increasing diameter from the inlet end towards the outlet end. This structure supports blood flow in the desired direction, here from distal to proximal, and provides a maximized emission diameter to increase the delivery rate.

도 6에는 제5 실시예가 도시된다. 이 실시예는 주로 혈류 입구 개구(38)로부터 더 멀리 떨어져 배치된 임펠러(20)에 의해 전술한 실시예와 다르다. 이러한 배열은 입구 개구(38)를 통해 흐르는 혈액이 축방향으로 진입시 소용돌이를 갖지 않을 것이며, 혈액의 소용돌이가 하우징 내에서 생성된다는 이점을 제공한다. 임펠러(20)가 혈류 입구 개구(38)에 더 가까이 배열된 경우, 전술한 실시예에서와 같이, 임펠러(20)에 의해 혈액에 가해진 소용돌이는 혈액의 높은 점도로 인해 입구 개구(38)를 통해 하우징(24) 외부의 혈액으로 부분적으로 전해질 것이다. 이는 에너지 손실을 유발시킨다. 도 6에 도시된 바와 같이, 이러한 배열은 입구 개구(38)로부터 멀리 떨어져 있어 그러한 에너지 손실을 방지한다.A fifth embodiment is shown in Fig. This embodiment differs from the above-described embodiment by the impeller 20, which is mainly located further away from the blood flow inlet opening 38. This arrangement provides the advantage that the blood flowing through the inlet opening 38 will not have a vortex upon entry into the axial direction, and vortices of blood will be generated in the housing. When the impeller 20 is arranged closer to the blood flow inlet opening 38, the vortex applied to the blood by the impeller 20, as in the previous embodiment, is forced through the inlet opening 38 due to the high viscosity of the blood Will be partially delivered to the blood outside the housing 24. This causes energy loss. As shown in FIG. 6, this arrangement is remote from the entrance opening 38 to prevent such energy loss.

도 7 내지 도 9는 혈액 펌프를 심장 내에 배치하는 상이한 방법들을 도시한다. 도 7은 도 1 내지 도 3의 제1 및 제2 실시예에 따른 혈액 펌프(10)를 도시한다. 혈액 펌프(10)는 말단에 배열된 유입 개구(38)를 포함하는 펌프 헤드(31)가 좌심실(left ventricle)(LV) 내에 배치되고 근접 배열된 유출 개구(40)를 포함하는 후방 펌프 영역이 대동맥궁(aortic arch)(AOB)의 전방의 대동맥(aorta)(AO) 내에 배치되도록 배열된다. 엔벨로프(24)의 원통형 연장부(36)는 대략 60 내지 80mm의 길이를 갖는다. 대동맥 판막(aortic valve)(AK)은 원통형 연장부(36)를 둘러싼다. 혈액 펌프(10)는 좌심실(LV)로부터 대동맥(AO) 내로 혈액을 말단부로부터 근접 단부까지 진행 방향으로 전달한다. 혈액은 말단 유동 개구(38)를 통해 혈액 펌프(10)의 엔벨로프(24) 내로 흐른다. 회전 임펠러는 엔벨로프(24)의 벌지(30) 내의 혈액을 가속하고 엔벨로프(24)의 원통형 연장부(36) 내로 혈액을 펌핑한다. 혈액은 근접 유동 개구(40)를 통해 혈액 펌프(10)를 빠져나간다.Figures 7-9 illustrate different methods of placing a blood pump in the heart. Fig. 7 shows the blood pump 10 according to the first and second embodiments of Figs. The blood pump 10 is provided with a pump pump 31 in which a pump head 31 including an inlet opening 38 arranged at the end is arranged in the left ventricle LV and a rear pump region Is arranged to be disposed in the aorta (AO) in front of the aortic arch (AOB). The cylindrical extension 36 of the envelope 24 has a length of approximately 60 to 80 mm. The aortic valve (AK) surrounds the cylindrical extension (36). The blood pump 10 delivers blood from the left ventricle (LV) into the aorta AO in the proceeding direction from the distal end to the proximal end. Blood flows into the envelope 24 of the blood pump 10 through the end flow opening 38. The rotating impeller accelerates the blood within the bulge 30 of the envelope 24 and pumps the blood into the cylindrical extension 36 of the envelope 24. The blood exits the blood pump 10 through the proximate flow opening 40.

도 7은 혈액 펌프(10)의 흡입 영역과 심근(myocardium)의 내벽 사이의 최소 거리를 유지하기 위해 혈액 펌프(10)가 심근 상에 지지되는 것을 돕는 "피그테일" 형상의 하드 팁(26)의 연장부를 도시한다.7 shows a "pigtail" shaped hard tip 26 that helps the blood pump 10 be supported on the myocardium to maintain a minimum distance between the suction area of the blood pump 10 and the inner wall of the myocardium. Fig.

도 8은 근접 배열된 혈액 펌프(10)를 배치하는 방법을 도시한다. 유동 개구(38)를 포함하는 혈액 펌프의 말단부는 심장 내의 좌심실(LV)에 배치된다. 근접 유동 개구(40) 및 임펠러(20)를 포함하는 벌지(30)를 포함하는 펌프 헤드(31)는 대동맥궁(AOB) 말단의 대동맥(AO) 내에 배치된다. 구동축(12)을 포함하는 카테터(14)는 대동맥궁(AOB)을 통해 연장된다. 대동맥궁(AOB)의 영역에서, 가요성 축(12)은 구부러진다. 대동맥 판막(AK)은 전달 방향으로 보이는 바와 같이 상류에 배열된 혈액 펌프 엔벨로프(24)의 원통형 연장부(36)를 둘러싼다. 원통형 연장부(36)의 길이는 대략 60 내지 80mm이다. 혈액 펌프(10)는 혈액을 도 6에 도시된 펌프와 동일한 방식으로, 즉, 말단부로부터 근접 단부까지, 좌심실(LV)로부터 대동맥(AO)까지 전달한다. 혈액은 말단 유동 개구(38)를 통해 혈액 펌프 엔벨로프(24)의 원통형 연장부(36)로 진입하고, 연장부(36)는 도 7에 도시된 펌프와 비교하여 상류에 배치되어 방사상으로 보강되며, 엔벨로프(24)의 벌지(30) 내의 임펠러(20)(미도시)에 의해 유입 및 가속된다. 대동맥(AO) 내부 및 대동맥궁(AOB) 전방에서, 가속된 혈액은 전방 유동 개구(40)를 통해 유출한다. 여기서, 다시, 피그테일(58) 형태의 입구 개구(38)의 연장 말단부가 추가될 수 있다.Fig. 8 shows a method of disposing the blood pump 10 arranged in close proximity. The distal end of the blood pump including the flow opening 38 is disposed in the left ventricle (LV) in the heart. A pump head 31 including a bulge 30 including a close flow opening 40 and an impeller 20 is disposed in the aorta AO at the end of the aortic arch (AOB). A catheter 14 including a drive shaft 12 extends through the aortic arch (AOB). In the region of the aortic arch (AOB), the flexible shaft 12 is bent. The aortic valve AK surrounds the cylindrical extension 36 of the blood pump envelope 24, which is arranged upstream, as seen in the direction of delivery. The length of the cylindrical extension 36 is approximately 60 to 80 mm. The blood pump 10 delivers blood from the left ventricle LV to the aorta AO in the same manner as the pump shown in Fig. 6, i.e., from the distal end to the proximal end. The blood enters the cylindrical extension 36 of the blood pump envelope 24 through the end flow opening 38 and the extension 36 is positioned upstream and reinforced radially as compared to the pump shown in Figure 7 And the impeller 20 (not shown) in the bulge 30 of the envelope 24. Inside the aorta AO and in front of the aortic arch (AOB), the accelerated blood flows out through the forward flow opening 40. Here again, an extended end of the inlet opening 38 in the form of a pigtail 58 may be added.

도 9는 도 5의 제4 실시예에 따른 혈액 펌프(10)를 배치하는 방법을 도시한다. 혈액 펌프(10)는 말단에 배열된 유동 개구(38)를 포함하는 펌프 헤드(31)가 좌심실(LV) 내에 배치되고 근접부에 배열된 큰 유출 개구(40)를 갖는 스커트형 원통형 연장부(36)를 포함하는 후방 펌프 영역이 대동맥궁(AOB) 전방의 대동맥(AO) 내에 배치되도록 배열된다. 엔벨로프(24)의 원통형 연장부는 대략 40mm 내지 60mm의 길이를 갖는다. 대동맥 판막(AK)은 원통형 연장부(36)를 둘러싼다. 혈액 펌프(10)는 혈액을 좌심실(LV)로부터 대동맥(AO)까지, 말단부로부터 근접 단부까지 진행 방향으로 전달한다. 혈액은 말단 유동 개구(38)를 통해 혈액 펌프(10)의 엔벨로프(24) 내로 흐른다. 회전 임펠러는 엔벨로프(24)의 벌지(30) 내의 혈액을 가속하여 혈액을 엔벨로프(24)의 원통형 연장부(36) 내로 펌핑한다. 혈액은 근접 유출 개구(40)를 통해 혈액 펌프(10)를 빠져나간다.Fig. 9 shows a method of disposing the blood pump 10 according to the fourth embodiment of Fig. The blood pump 10 includes a pump head 31 including a flow opening 38 arranged at the distal end of a skirt-like cylindrical extension (not shown) having a large outflow opening 40 arranged in the left ventricle LV 36 are arranged in the aorta AO in front of the aortic arch (AOB). The cylindrical extension of the envelope 24 has a length of approximately 40 mm to 60 mm. The aortic valve AK surrounds the cylindrical extension 36. The blood pump 10 delivers blood from the left ventricle (LV) to the aorta AO in the proceeding direction from the distal end to the proximal end. Blood flows into the envelope 24 of the blood pump 10 through the end flow opening 38. The rotating impeller accelerates the blood within the bulge 30 of the envelope 24 and pumps the blood into the cylindrical extension 36 of the envelope 24. The blood exits the blood pump 10 through the proximal outlet opening 40.

도 10은 아래에 설명되는 원심 펌프에서 구동 압력을 생성하는 방법의 원리를 도시한다 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 입구 개구(38)의 방사상 최외각 부분은 최대 내경(Di)을 규정하고 블레이드(54)의 방사상 최외각 단부는 외경(Do)을 규정한다. 회전 속도로 인해, 블레이드(54) 및, 그에 따라 혈액에 가해진 속도는 다음과 같이 계산될 수 있는 압력차 △pmax를 생성한다.Fig. 10 shows the principle of the method of generating drive pressure in the centrifugal pump described below. As can be seen in Fig. 1, the radially outermost portion of the inlet opening 38 defines the maximum inner diameter Di, The radially outermost end of the annular groove 54 defines the outer diameter Do. Due to the rotational speed, the velocity applied to the blade 54 and hence the blood produces a pressure difference APmax that can be calculated as follows.

Figure 112014061721972-pct00001
Figure 112014061721972-pct00001

여기서, ω는 축(12)의 각속도이다. 도 10에 도시된 곡선은 ω 상수를 이용한 이러한 원리를 예시한다. 그러므로, 압력차 △pmax는 대략 입구 개구(38)와 블레이드(54)의 방사상 외측 단부(도 1) 사이의 혈압차에 상당한다.Here, omega is the angular velocity of the shaft 12. The curve shown in Fig. 10 illustrates this principle using an omega constant. Therefore, the pressure difference DELTA pmax roughly corresponds to the blood pressure difference between the inlet opening 38 and the radially outer end of the blade 54 (Fig. 1).

10: 혈액 펌프
12: 축
14: 카테터
20: 임펠러
24: 하우징, 엔벨로프
26: 허브
30: 벌지
32: 전방벽
36: 연장부
38, 40: 개구
42: 채널
44, 46: 지지 구조체
48: 스포크
54: 블레이드
60: 클리어런스
62: 후방벽
10: Blood pump
12: Axis
14: catheter
20: Impeller
24: housing, envelope
26: Hub
30: Bulge
32: Front barrier
36: Extension
38, 40: opening
42: channel
44, 46: support structure
48: spoke
54: blade
60: Clearance
62: rear barrier

Claims (16)

혈관 내에(intravascularly) 삽입가능한 혈액 펌프(10)로서,
방사상 전달 임펠러(radially delivering impeller)(20)를 형성하도록 회전축 및 상기 회전축을 중심으로 배열된 적어도 하나의 블레이드(blade)(54)를 갖는 로터,
카테터(catheter)(14)를 통해 연장되고 상기 로터를 구동하도록 구성된 가요성 축(12), 및
회전을 위해 상기 임펠러가 배열된 하우징(24) - 상기 하우징은 상기 회전축에 대해 상기 적어도 하나의 블레이드(54)의 방사상 외측 단부에 대해 방사상 내향으로 배열된 혈류(blood flow) 입구(38)를 가짐 - 을 포함하고,
상기 하우징(24)의 전방벽(32)과 상기 임펠러(20) 사이의 제1 축방향 거리는 0.3mm 이상인 것을 특징으로 하는 혈액 펌프(10).
A blood pump (10) insertable intravascularly,
A rotor having a rotation axis to form a radially delivering impeller 20 and at least one blade 54 arranged about the rotation axis,
A flexible shaft 12 extending through the catheter 14 and configured to drive the rotor,
A housing (24) in which the impeller is arranged for rotation, the housing having a blood flow inlet (38) arranged radially inwardly with respect to the radially outer end of the at least one blade (54) with respect to the axis of rotation - < / RTI >
Wherein the first axial distance between the front wall (32) of the housing (24) and the impeller (20) is 0.3 mm or more.
제1항에 있어서, 상기 제1 축방향 거리는 적어도 0.4mm 이상인 혈액 펌프(10).The blood pump (10) according to claim 1, wherein the first axial distance is at least 0.4 mm or more. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 하우징은 후방벽(62)을 더 가지며, 상기 후방벽(62)과 상기 임펠러(20) 사이의 제2 축방향 거리는 0.3mm 이상인 혈액 펌프(10).3. The blood pump (10) of claim 1 or 2, wherein the housing further comprises a rear wall (62), wherein a second axial distance between the rear wall (62) and the impeller (20) is at least 0.3 mm. 제3항에 있어서, 상기 제2 축방향 거리는 적어도 0.4mm 이상인 혈액 펌프(10).The blood pump (10) according to claim 3, wherein the second axial distance is at least 0.4 mm or more. 제1항 및 제2항 중 어느 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 블레이드(54) 및 상기 하우징(24)은 직경이 감소된 제1 구조체와 직경이 증가된 제2 작동 구조체 사이에서 접힐 수 있고 펼쳐질 수 있는 혈액 펌프(10).4. A method according to any one of the preceding claims, wherein the at least one blade (54) and the housing (24) are foldable and unfolded between a first reduced diameter structure and a second increased diameter structure Can Blood Pump (10). 제1항 및 제2항 중 어느 항에 있어서, 상기 하우징(24)의 상기 혈류 입구(38) 및 혈류 출구(64)는 축방향으로 이격된 혈액 펌프(10).A blood pump (10) according to any one of the preceding claims, wherein the blood flow inlet (38) and the blood flow outlet (64) of the housing (24) are axially spaced. 제6항에 있어서, 상기 하우징(24) 및 상기 적어도 하나의 블레이드(54)의 외경은 상기 혈류 입구(38)로부터 상기 혈류 출구(64)까지 축방향으로 증가하는 혈액 펌프(10).7. The blood pump (10) of claim 6 wherein the outer diameter of the housing (24) and the at least one blade (54) increases axially from the blood flow inlet (38) to the blood flow outlet (64). 제1항 및 제2항 중 어느 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 블레이드(54)는 2mm 이상의 축방향 길이를 갖는 혈액 펌프(10).A blood pump (10) according to any one of the preceding claims, wherein the at least one blade (54) has an axial length of at least 2 mm. 제1항 및 제2항 중 어느 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 블레이드(54)는 평면 구조를 갖는 혈액 펌프(10).A blood pump (10) according to any one of the preceding claims, wherein the at least one blade (54) has a planar configuration. 제1항 및 제2항 중 어느 항에 있어서, 상기 하우징(24)은 비순응(non-compliant) 폴리머로 이루어진 혈액 펌프(10).A blood pump (10) according to any one of the preceding claims, wherein the housing (24) is made of a non-compliant polymer. 제10항에 있어서, 상기 하우징은 프레임 구조가 아닌 혈액 펌프(10).The blood pump (10) according to claim 10, wherein the housing is not a frame structure. 제1항 및 제2항 중 어느 항에 있어서, 인접한 블레이드들(54) 사이에 규정된 공간은 상기 하우징(24)의 상기 전방벽(32)을 향해 개방되는 혈액 펌프(10).3. A blood pump (10) according to any one of the preceding claims, wherein a space defined between adjacent blades (54) opens toward the front wall (32) of the housing (24). 제1항 및 제2항 중 어느 항에 있어서, 상기 하우징(24) 내에 하나 이상의 고정 베인(vanes)(25)을 포함하고, 상기 베인(25)은 혈류 방향으로 상기 임펠러(20) 뒤에 배열되고 상기 카테터(14)를 따라 연장되는 혈액 펌프(10).3. A device according to any one of the preceding claims, wherein the housing (24) comprises at least one stationary vanes (25), the vanes (25) being arranged behind the impeller (20) A blood pump (10) extending along the catheter (14). 제1항 및 제2항 중 어느 항에 있어서, 상기 하우징(24)은 그의 유출 단부(40)에서 직경이 감소된 네크(neck)형 부분을 갖는 스커트(skirt)형 연장부(36)를 갖는 혈액 펌프(10).4. A device according to any one of the preceding claims, wherein the housing (24) has a skirt-like extension (36) having a neck-like portion of reduced diameter at its outlet end (40) Blood pump (10). 제1항 및 제2항 중 어느 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 블레이드(54)는 0.3 이상의 종횡비(aspect ratio)를 가지며, 상기 종횡비는 Lrotor/Drotor로 규정되고,
여기서, Lrotor는 상기 블레이드(54)의 축방향 길이이고 Drotor는 상기 블레이드(54)의 평균 회전 직경인 혈액 펌프(10).
4. The method of any one of the preceding claims, wherein the at least one blade (54) has an aspect ratio of 0.3 or greater and the aspect ratio is defined as L rotor / D rotor ,
Wherein the L rotor is the axial length of the blade (54) and the D rotor is the average rotational diameter of the blade (54).
제1항 및 제2항 중 어느 항에 있어서, 상기 하우징(24)은 폴리우레탄(polyurethane)으로 이루어진 혈액 펌프(10).The blood pump (10) according to any one of claims 1 to 7, wherein the housing (24) is made of polyurethane.
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